李 闖,聶光軍,錢森和,趙世光,王 洲,劉 艷

(安徽工程大學(xué)生物與食品工程學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和相互作用關(guān)系的科學(xué),是著重在分子水平上揭示生命的奧秘,使人類能夠從被動適應(yīng)轉(zhuǎn)為主動改造自然的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。作為當(dāng)代生物類學(xué)科前沿和生長點(diǎn),分子生物學(xué)將在世界大健康產(chǎn)業(yè)——特別是在生物醫(yī)藥、精準(zhǔn)醫(yī)療等熱點(diǎn)領(lǐng)域中迸發(fā)出強(qiáng)大生命力。目前,分子生物學(xué)在高等院校的生物學(xué)、農(nóng)學(xué)和醫(yī)學(xué)等本科專業(yè)中均被開設(shè)為專業(yè)基礎(chǔ) (核心) 課程,其在上述相關(guān)專業(yè)課程體系中的重要程度可見一斑[2]。

伴隨著“中國制造2025”重大決策的提出,我國產(chǎn)業(yè)體系面臨巨大的轉(zhuǎn)型升級,其中的生物醫(yī)藥在《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》及《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》等文件中被確定為重點(diǎn)發(fā)展扶持的高新領(lǐng)域[3-4]?！靶罗r(nóng)科”建設(shè)將應(yīng)對產(chǎn)業(yè)革命的需要,強(qiáng)化戰(zhàn)略急需新農(nóng)科人才的培養(yǎng)[5]。與之相呼應(yīng)的,2019年的“安吉共識”拉開了中國特色“新農(nóng)科”高等教育改革的帷幕,此后的“北大倉行動”和“北京指南”等一系列文件則為推進(jìn)建設(shè)指明了方向[6]。另外,教育部還先后出臺了多份文件指示地方院校要結(jié)合自身的辦學(xué)特色與發(fā)展定位,以專業(yè)課程為導(dǎo)向、培養(yǎng)能夠服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)的“應(yīng)用型”人才為核心目標(biāo)[7-8]。然而,由于各地方院校辦學(xué)定位、生源質(zhì)量、教學(xué)資源以及所在區(qū)域政策、經(jīng)濟(jì)等方面存在差異性,如何擺脫對“雙一流”、部屬高校教學(xué)實(shí)踐的單純模仿與攀比,探索出符合自身特點(diǎn)的課程教學(xué)方式已成為一個急待解決的問題[9]。

筆者以安徽工程大學(xué)生物制藥專業(yè)的分子生物學(xué)教學(xué)改革工作為例,通過分析教學(xué)過程中出現(xiàn)的主要問題,有的放矢地制定并探究了多維度的教改措施,取得了較好的教學(xué)效果和不錯的正向反饋,旨在為同類地方院校的分子生物學(xué)教學(xué)提供參考。

1 教學(xué)問題分析

筆者所在分子生物學(xué)教研小組在首次開課后通過“問卷星”向授課學(xué)生開展線上調(diào)查,問題在征詢多位專家意見的基礎(chǔ)上,圍繞學(xué)生針對分子生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)動機(jī)、興趣、目標(biāo)以及自我效能感等方面編撰。筆者基于調(diào)查結(jié)果,在“教”與“學(xué)”兩方面總結(jié)問題如下。

1.1 共性問題

1.1.1學(xué)生學(xué)習(xí)怠惰。學(xué)習(xí)怠惰在教育心理學(xué)中常用來描述學(xué)生消極的學(xué)習(xí)狀態(tài)[10]。筆者經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)怠惰心理在學(xué)生群體中普遍存在,且在第三、四學(xué)年尤為嚴(yán)重,而此時期正是學(xué)習(xí)分子生物學(xué)等專業(yè)課程的關(guān)鍵階段。其產(chǎn)生原因與表現(xiàn)主要有: 對專業(yè)課程 (或分子生物學(xué)) 的認(rèn)識度不足導(dǎo)致的學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確;由生活壓力所泛化的習(xí)得性無助感[11]造成了學(xué)習(xí)動力匱乏;無法克服手機(jī)電腦依賴等誘因以及鑒別不良風(fēng)氣而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)熱情減退;生理、心理健康問題所引起的諸如盲從、“躺平”“擺爛”等消極的學(xué)習(xí)態(tài)度和行為。

1.1.2教師教法單一。學(xué)校主流的教學(xué)方式仍然是以多媒體 (PPT課件等) 為主要課程內(nèi)容載體的傳統(tǒng)授課模式 (Lecture-based Learning,LBL),近年來,雖然有“雨課堂”“超星學(xué)習(xí)通”等助課軟件在我校實(shí)行推廣,但其在教師隊(duì)伍中的普及率仍然較低,同時也未能發(fā)揮應(yīng)有的強(qiáng)大功能。此外,LBL模式還會導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力和求知欲望強(qiáng)的學(xué)生“吃不飽”,學(xué)習(xí)執(zhí)行力和興趣稍差的學(xué)生“塞不進(jìn)”[12]。

1.2 個性問題

1.2.1內(nèi)容繁雜抽象。首先,分子生物學(xué)被歸為微觀學(xué)科,內(nèi)容本身環(huán)環(huán)相扣且晦澀難懂,極容易扼殺學(xué)習(xí)興趣;其次,與分子生物學(xué)相關(guān)的理論和技術(shù)發(fā)展日新月異,很難讓學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時間中領(lǐng)悟到該學(xué)科的魅力;最后,分子生物學(xué)又與生物化學(xué)、遺傳學(xué)以及細(xì)胞生物學(xué)等課程相互交叉,會讓學(xué)生忽視這些所謂的“重復(fù)知識”,但事實(shí)上同一知識點(diǎn)在各個課程教學(xué)過程中的切入點(diǎn)不同,教學(xué)目標(biāo)也各有側(cè)重。

1.2.2理解偏差易發(fā)。大部分學(xué)生對分子生物學(xué)整個知識體系的歸納梳理能力有限,無法或者很少能自行將相關(guān)知識點(diǎn)串聯(lián)理解,而多是習(xí)慣性的以靜態(tài)和固定思維方式片面理解具體概念和理論,時常斷章取義或死記硬背,容易產(chǎn)生理解偏差,例如如何辨析基因突變中的錯義突變、同義突變和無義突變等。另外,筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)落后的學(xué)習(xí)方法會導(dǎo)致學(xué)生對課程知識的高階應(yīng)用能力不足。

為了應(yīng)對后疫情時代國家“新農(nóng)科”在教育理念、教學(xué)方式、教學(xué)關(guān)系、協(xié)同育人、教育供給和參與方式等方面提出的改進(jìn)與變革要求,以適應(yīng)未來的新常態(tài),需要在人才培養(yǎng)方面應(yīng)以學(xué)生發(fā)展為中心,遵循學(xué)習(xí)規(guī)律,積極通過理論、技術(shù)、實(shí)踐教學(xué)的交叉并行與快速重構(gòu),以及跨校教育資源的高效協(xié)同,實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)與能力提升的多輪迭代,逐步形成具有高度靈活性和動態(tài)適應(yīng)性的分子生物學(xué)課程教學(xué)新模式。

2 教學(xué)改革目標(biāo)與內(nèi)容

2.1 教改目標(biāo)筆者針對上述問題,將學(xué)科人才培養(yǎng)理念融入到課程教學(xué)之中,結(jié)合分子生物學(xué)課程特點(diǎn),在先前校級“金課”的基礎(chǔ)上充分整合教學(xué)資源,借鑒了其他院校優(yōu)秀課程建設(shè)與教育模式[13],從多維角度持續(xù)創(chuàng)新教法,以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心提出“分子生物學(xué)‘4∏’人才培養(yǎng)”(∏型人才是一種理念型人才,更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性、創(chuàng)新性思維,其不僅具備專業(yè)領(lǐng)域的深度知識還具備跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合性知識和技能)新教學(xué)模式 (圖1),目的是從基礎(chǔ)知識與高階能力、共性培養(yǎng)與個性教育、課程內(nèi)化與項(xiàng)目牽引、思政育人與專業(yè)素養(yǎng)這4個方面深化教育教學(xué)改革,潛移默化的、潤物無聲的塑造高尚價值觀并培養(yǎng)高階專業(yè)能力。

2.2 教改內(nèi)容

2.2.1重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。多數(shù)高校的分子生物學(xué)教材選用的是朱玉賢院士主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》(第五版)[14],在有限學(xué)時內(nèi)把該書龐雜內(nèi)容全部學(xué)完對于地方院校的學(xué)生來說較為困難。在保障基本核心知識點(diǎn)的同時,結(jié)合專業(yè)特色將教學(xué)內(nèi)容確定為3個基本模塊,分別為“遺傳信息傳遞”、“基因表達(dá)調(diào)控”和“分子生物學(xué)研究法”。模塊之間不是孤立的,彼此之間通過一明一暗兩條線串聯(lián),即以“中心法則”和相關(guān)研究技術(shù)手段為核心的“明線”和以該領(lǐng)域的科學(xué)家精神與科學(xué)故事蘊(yùn)含的豐富哲理為內(nèi)容的“暗線”。

2.2.2“4∏”人才培養(yǎng)教學(xué)新模式。

2.2.2.1扎實(shí)基礎(chǔ)知識,強(qiáng)化高階能力?！安环e跬步,無以至千里”,扎實(shí)的基礎(chǔ)知識是不斷強(qiáng)化學(xué)生高階能力的保障。因此,基礎(chǔ)知識與高階能力均需要作為抓手。在基礎(chǔ)知識教授方面借助“思維導(dǎo)圖涂鴉式”的教學(xué)方式,即在課前把標(biāo)注有專有名詞的思維導(dǎo)圖分發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生在其上補(bǔ)充名詞解釋,該教法一方面向?qū)W生展示了知識的內(nèi)在邏輯性而非想象中的繁雜,另一方面學(xué)生也在補(bǔ)充導(dǎo)圖和課堂講解中加深了對基礎(chǔ)知識的理解。在高階能力培養(yǎng)方面,教研小組面向市場,以行業(yè)需求和學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向,實(shí)現(xiàn)案例、專題、小組研討等多種形式的教學(xué)。目標(biāo)則是提升學(xué)生的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題以及事后總結(jié)歸納一般規(guī)律的高階能力,以小 (單一課程) 見大 (專業(yè)培養(yǎng)),以適應(yīng)“新農(nóng)科”產(chǎn)業(yè)升級對于人才培養(yǎng)的要求。為此,教研組需要重構(gòu)教學(xué)案例庫,將新穎有趣的案例替換早舊落后的內(nèi)容,并在教學(xué)中通過基于問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)法、分組討論等形式穿插進(jìn)行。

2.2.2.2提升共性培養(yǎng),鼓勵個性修習(xí)。學(xué)生較高的自主性學(xué)習(xí)建立于統(tǒng)一的管理基礎(chǔ),作為生物制藥專業(yè)課程體系中的一環(huán),分子生物學(xué)課程應(yīng)采取“課堂教室的共性培養(yǎng)+課后線上的個性修習(xí)”的方式,遵循“基于效果的有教無類”原則。筆者借鑒了當(dāng)前國內(nèi)高等教育研究中較為熱門的SPOC (Small private omline course) 混合教學(xué)模式[15],即在課堂上主要采取統(tǒng)一化管理,在遵循學(xué)校課堂教學(xué)規(guī)定的基礎(chǔ)上,以雨課堂(清華大學(xué)和其旗下學(xué)堂在線推出的智慧技術(shù)工具)為平臺,以學(xué)生為中心,基于目標(biāo)導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生積極參與。通過雨課堂平臺,在線完成學(xué)生簽到、課堂互動和作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié),完成課堂教學(xué)的日常管理。合理運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué),使互聯(lián)網(wǎng)成為拓展學(xué)生知識面的一個有效平臺。根據(jù)教學(xué)需要,采用線上-線下混合式教學(xué),利用雨課堂及時發(fā)布必需完成的作業(yè)和選擇性作業(yè),充分尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)自主權(quán)。

2.2.2.3加速課程內(nèi)化,善用項(xiàng)目牽引?！凹铀僬n程內(nèi)化”則需要打破學(xué)生死記硬背等不適合該課程的學(xué)習(xí)習(xí)慣,倡導(dǎo)以方法學(xué)習(xí)為宗旨,靈活應(yīng)用方法為要義,注重綜合分析能力,提升學(xué)術(shù)氛圍。針對分子生物學(xué)微觀抽象的教學(xué)內(nèi)容,筆者所在團(tuán)隊(duì)緊貼實(shí)際情況,創(chuàng)新教法,形成多維教法,并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,從而引導(dǎo)學(xué)生摒棄死記硬背和斷章取義的學(xué)習(xí)方式,激發(fā)學(xué)生天生的好奇心理,提高學(xué)習(xí)興趣和主動性?！吧朴庙?xiàng)目牽引”則是將教師自己的研究課題與分子生物學(xué)知識點(diǎn)相關(guān)聯(lián),根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。目的是讓學(xué)生通過項(xiàng)目相關(guān)探究性實(shí)驗(yàn)的觀摩與操作,鞏固理論課所學(xué)知識,提升實(shí)驗(yàn)操作技能。該校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)雖為一門獨(dú)立的專業(yè)實(shí)踐性課程,但其與分子生物學(xué)課程聯(lián)系緊密,在學(xué)生相關(guān)基本實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)思維的培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。為了與理論課程的教學(xué)目的相呼應(yīng),先前僅包含100%驗(yàn)證性內(nèi)容的分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)被更改為“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”,即添加30%～40%設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如在PCR實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生學(xué)習(xí)借助Oligo等軟件設(shè)計(jì)目的基因的特異性引物并參與評比。

2.2.2.4融入思政育人,塑造專業(yè)素養(yǎng)。為堅(jiān)持立德樹人,培養(yǎng)時代新人,課程思政順應(yīng)了高等教育思想政治教育的改革方向,其既是確保各類課程自身教育成果的關(guān)鍵,同時也是有效提高學(xué)生個人思想政治素質(zhì)和道德情操水平的重要一環(huán)。在該校,分子生物學(xué)在本科大三上學(xué)期開始授課,學(xué)生度過了入學(xué)彷徨期,處于重塑人生觀、價值觀、職業(yè)觀的重要階段,正是實(shí)施課程思政的最佳時機(jī)。該課程既有高度的專業(yè)性、充滿辯證統(tǒng)一的哲學(xué)思想,又與日常生活密切聯(lián)系。筆者發(fā)現(xiàn)在許多故事情節(jié)中能夠提煉出豐富的思政教育元素,一些前沿進(jìn)展也恰能折射出當(dāng)代社會的熱點(diǎn)問題。充分挖掘分子生物學(xué)與哲學(xué)、心理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等人文社科領(lǐng)域相交的內(nèi)容,融會貫通,將自然科學(xué)內(nèi)容人文化,將現(xiàn)實(shí)生活微觀化。可以說故事教學(xué)法是與課程思政教育高度契合的。因此,教研小組采用了“基于故事演繹的教學(xué)法”主導(dǎo)學(xué)生的課程思政教學(xué),挖掘課程隱性思政元素 (表1),寓教于樂,潛移默化的潤物無聲的培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷和工匠精神。

總的來說,專業(yè)建設(shè)需要課程建設(shè)的支撐,而課程的建設(shè)則需要專業(yè)提供環(huán)境與平臺,“4∏”方案是結(jié)合國內(nèi)頂尖學(xué)府專業(yè)培養(yǎng)策略與我校實(shí)際情況衍生而來的課程教學(xué)新模式,如何處理好學(xué)校之間發(fā)展定位的差異、專業(yè)與課程之間涵蓋范圍的差異所帶來的適用性問題,教學(xué)方案的“本土化”需要值得重視。此外,如何在有限的課時分配好各個環(huán)節(jié)同樣是一個值得注意的問題。這里筆者列出一個較為固定的教學(xué)模式方案 (圖2)。

2.2.3優(yōu)化教評考核?？茖W(xué)的課程教學(xué)考核評價體系是教學(xué)順利開展的基本保障,教研小組正形成日趨科學(xué)合理的教學(xué)評價機(jī)制與考試考核制度。一是在課程結(jié)束后再次通過“問卷星”開展教學(xué)效果問卷調(diào)查,及時獲得學(xué)生的反饋信息,持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。二是依據(jù)“4∏”的教學(xué)模式重構(gòu)考核方案,在平時和考試過程中兼顧課程的基礎(chǔ)與拔高,將重點(diǎn)放在高階專業(yè)能力的考察。同時,繼續(xù)提升分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課中設(shè)計(jì)性、探究性元素的比重。

筆者基于上述原則在新教改方案實(shí)施后 (期末) 向2019級生物制藥專業(yè)共計(jì)82名學(xué)生開展了問卷調(diào)查,并與首次開課時 (學(xué)前) 的結(jié)果進(jìn)行對比。最終收集到76份有效問卷反饋的結(jié)果表明,在最具代表性的2個問題上 (圖3),新教改方案能夠增強(qiáng)學(xué)生對于分子生物學(xué)的正確認(rèn)識,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣、端正學(xué)習(xí)動機(jī)。此外,在期末問卷中有84.2%的學(xué)生表示教學(xué)中的一些思政元素對自身倫理道德以及價值觀的塑造有著啟示作用;57.9%的學(xué)生認(rèn)為新教學(xué)模式有助于自身高階能力和專業(yè)素養(yǎng)的提升。

圖2 分子生物學(xué)“4∏”新模式課堂教學(xué)一般性流程Fig.2 The general process of “4∏” novel teaching mode of molecular biology

圖3 關(guān)于課程認(rèn)知與學(xué)習(xí)動機(jī)在課程學(xué)習(xí)前后的調(diào)查結(jié)果對比Fig.3 The comparison of survey results before and after course learning about course cognition and learning motivation

為了縱向了解新教改的效用,筆者統(tǒng)計(jì)了近2屆分子生物學(xué)課程分目標(biāo)完成度情況 (表2)?？梢园l(fā)現(xiàn),首次實(shí)施“4∏”新教改方案的19級學(xué)生無論是對課程基礎(chǔ)知識點(diǎn)的掌握還是高階能力的展現(xiàn),均在整體上比未實(shí)施新教改方案的18級有了較為顯著的提升。

表2 分子生物學(xué)課程分目標(biāo)達(dá)成度情況Table 2 Achievement of sub-objectives of molecular biology course 單位:%

3 結(jié)語

筆者所在教研組為解決或改善分子生物學(xué)課程教學(xué)過程中存在的問題,立足于國家“新農(nóng)科”建設(shè)理念,秉承“立德樹人”的根本任務(wù),借鑒國內(nèi)高校優(yōu)秀的教育教學(xué)策略,結(jié)合自身教學(xué)現(xiàn)狀與教改方案,以培養(yǎng)擁有一定高階能力的、能夠適應(yīng)未來相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的復(fù)合、專業(yè)型人才為目標(biāo),實(shí)踐了分子生物學(xué)“4∏”人才培養(yǎng)的教學(xué)新模式,即基礎(chǔ)知識訓(xùn)練與高階能力培養(yǎng)、共性培養(yǎng)與個性化教育、多維教法加速課程知識內(nèi)化與課題項(xiàng)目牽引實(shí)驗(yàn)技能提升、思政通識教育與工程專業(yè)品質(zhì)塑造四方面的調(diào)和統(tǒng)一。在教學(xué)內(nèi)容維度方面利用了明線與暗線串聯(lián)課程,在空間維度方面形成了線上與線下混合式教學(xué)形式,在時間維度方面確保了課前、課時、課后的全程育人。由于新方案實(shí)施時間較短,教研組后續(xù)仍需根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況不斷調(diào)整教改方案以保證教學(xué)質(zhì)量不斷提升。